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Der Herstellungsprozess von monokristallinem Sonnenkollektoren umfasst eine Reihe komplexer und hochentwickelter Technologien und Prozesskontrollen, um sicherzustellen, dass jedes Panel eine gleichbleibende Qualität und hohe Effizienz aufweist. Im Folgenden finden Sie eine ausführliche Antwort und Einführung:
Schlüsseltechnologien und Prozesskontrollen im Herstellungsprozess von monokristallinen Siliziumpaneelen
Herstellung hochreiner Siliziummaterialien
Der erste Schritt bei der Herstellung von monokristallinen Silizium-Solarmodulen besteht in der Herstellung hochreiner Siliziummaterialien. Die Reinheit des Siliziums wirkt sich direkt auf die Effizienz und Leistung der Panels aus. Siliziummaterialien werden normalerweise durch den Reinigungsprozess von Silizium metallurgischer Qualität hergestellt, der Folgendes umfasst:
Trichlorsilan-Methode (Siemens-Methode): Trichlorsilan (HCl) wird durch Reaktion von metallurgischem Silizium mit Chlor erzeugt und anschließend destilliert und reduziert, um schließlich hochreines polykristallines Silizium zu erzeugen.
Zonenschmelzverfahren: Um die Reinheit von Silizium weiter zu verbessern, wird das Zonenschmelzverfahren verwendet, um den Siliziumblock bei hoher Temperatur teilweise zu schmelzen, und die Verunreinigungen werden durch Zonenerwärmung schrittweise entfernt.
Wachstum monokristalliner Siliziumbarren
Nachdem das hochreine Siliziummaterial hergestellt wurde, muss es in monokristalline Siliziumbarren umgewandelt werden. Zu den wichtigsten Methoden gehören:
Czochralski-Methode (CZ): Polykristallines Silizium wird in einen Quarztiegel gegeben und in einen geschmolzenen Zustand erhitzt. Anschließend wird ein Einkristallkeim in das geschmolzene Silizium eingetaucht und der Keimkristall langsam gedreht und nach oben gezogen, um nach und nach einen Einkristall aus Silizium wachsen zu lassen Barren.
Floating-Zone-Methode (FZ): Elektromagnetische Induktionserwärmung wird verwendet, um einkristallines Silizium ohne Tiegel zu züchten. Hochreines einkristallines Silizium wird durch abschnittsweises Schmelzen und Kristallisieren der polykristallinen Siliziumstäbe unter Einwirkung einer Hochfrequenz-Induktionsspule gewonnen.
Schneiden von Siliziumblöcken und Herstellung von Siliziumwafern
Nachdem das Wachstum des einkristallinen Siliziumbarrens abgeschlossen ist, muss dieser in dünne Scheiben geschnitten werden, um Solarzellen herzustellen. Zu den wichtigsten Schritten gehören:
Schneiden von Siliziumbarren: Mithilfe der Diamantdrahtsägen-Schneidtechnologie wird der einkristalline Siliziumbarren in dünne Scheiben geschnitten. Das Schneiden mit einer Diamantdrahtsäge kann hochpräzise und verlustarme Schneideffekte erzielen.
Polieren und Reinigen von Siliziumwafern: Die geschnittenen Siliziumwafer müssen poliert und gereinigt werden, um Schnittspuren und Verunreinigungen auf der Oberfläche zu entfernen und die Glätte und Ebenheit der Siliziumwaferoberfläche sicherzustellen.
Texturierung und Dotierung von Siliziumwafern
Um die Effizienz der photoelektrischen Umwandlung zu verbessern, müssen Siliziumwafer texturiert und dotiert werden:
Texturierung: Durch chemisches Ätzen wird auf der Oberfläche des Siliziumwafers eine winzige Pyramidenstruktur gebildet, um die Oberfläche und die Lichtabsorptionseffizienz zu vergrößern.
Dotierung: Phosphor (n-Typ) oder Bor (p-Typ) und andere Elemente werden durch Diffusion oder Ionenimplantation auf den Siliziumwafer dotiert, um einen PN-Übergang zu bilden, der die Grundlage für die Stromerzeugung von Solarzellen darstellt.
Oberflächenpassivierung und Antireflexbeschichtung
Um die Rekombination photogenerierter Ladungsträger zu reduzieren und die Effizienz der photoelektrischen Umwandlung zu verbessern, muss die Oberfläche des Siliziumwafers passiviert und mit einer Antireflexionsbeschichtung versehen werden:
Oberflächenpassivierung: Eine Schicht aus Siliziumoxid oder Siliziumnitrid wird durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) oder Atomlagenabscheidung (ALD) auf der Oberfläche des Siliziumwafers abgeschieden, um Oberflächenfehler und Rekombination zu reduzieren.
Antireflexionsbeschichtung: Auf der Oberfläche des Siliziumwafers wird eine Schicht einer Antireflexionsbeschichtung wie Siliziumnitrid (SiNx) abgeschieden, um die Lichtreflexion zu reduzieren und die Lichtabsorptionseffizienz zu verbessern.
Elektrodenfertigung und Zellmontage
Um fotogenerierten Strom zu sammeln und zu übertragen, müssen Elektroden auf der Oberfläche von Siliziumwafern hergestellt werden:
Vordere Elektrode: Silberpaste wird mittels Siebdrucktechnologie auf die Vorderseite des Siliziumwafers gedruckt und durch den Sinterprozess wird eine gute ohmsche Kontaktelektrode gebildet.
Rückelektrode: Eine Aluminiumelektrode oder Silberelektrode wird durch Vakuumverdampfung oder Siebdruck auf der Rückseite des Siliziumwafers hergestellt, um eine effektive Stromsammlung zu gewährleisten.
Testen und Sortieren von Zellen
Die hergestellten Zellen müssen strengen Tests und Sortierungen unterzogen werden, um ihre Leistung und Konsistenz sicherzustellen:
Photoelektrische Prüfung: Prüfparameter wie Leerlaufspannung (Voc), Kurzschlussstrom (Isc), Füllfaktor (FF) und Umwandlungseffizienz jeder Zelle.
Sortierung: Entsprechend den Testergebnissen werden die Zellen in verschiedene Effizienzstufen eingeteilt, sodass sie bei der Montage aufeinander abgestimmt werden können, um die Gesamtleistung der Komponenten zu verbessern.
Montage und Verpackung von Komponenten
Nach der Prüfung und Sortierung müssen die Zellen zu Solarzellenmodulen zusammengebaut werden:
Reihen- und Parallelschaltung: Die Zellen werden je nach Designvorgaben in Reihe und parallel zu einem Batteriestrang geschaltet.
Verpackung: Verwenden Sie eine EVA-Folie (Ethylen-Vinylacetat), um den Zellstrang mit hoher Lichtdurchlässigkeit zwischen Glas und Rückfolie einzuklemmen, und verwenden Sie einen Laminator, um die Verpackung durch Heißpressen durchzuführen, um eine wasser- und staubdichte Zellbaugruppe zu bilden.
Qualitätskontrolle und Werksinspektion
Abschließend müssen die hergestellten Solarzellenmodule einer strengen Qualitätskontrolle und Werksinspektion unterzogen werden:
Mechanische Festigkeitsprüfung: Testen Sie die Windbeständigkeit, Druckfestigkeit und Schlagfestigkeit des Moduls, um seine Haltbarkeit unter verschiedenen Umgebungsbedingungen sicherzustellen.
Elektrischer Leistungstest: Testen Sie die Leistungsabgabe und Effizienz des Moduls durch Simulation von Sonnenlicht, um sicherzustellen, dass es den Designspezifikationen und -standards entspricht.
Zusammenfassend umfasst der Herstellungsprozess von monokristallinen Silizium-Solarmodulen eine Vielzahl von Schlüsseltechnologien und Prozesskontrollen, von der Herstellung hochreiner Siliziummaterialien über das Wachstum monokristalliner Siliziumbarren bis hin zum Schneiden, Texturieren und Dotieren von Siliziumwafern Elektrodenproduktion, Zellmontage und abschließende Qualitätskontrolle. Jeder Schritt erfordert eine strenge Kontrolle und Präzisionsarbeit, um die hohe Effizienz und Konsistenz des Endprodukts sicherzustellen. Durch diese Technologien und Prozesskontrollen können monokristalline Silizium-Solarmodule auf dem Markt wettbewerbsfähig bleiben und den Nutzern effiziente und zuverlässige Solarenergielösungen bieten.
